2026年高考物理一轮讲义+练习(湖南专用)第36讲电容器带电粒子在电场中的直线运动(复习讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮讲义+练习(湖南专用)第36讲电容器带电粒子在电场中的直线运动(复习讲义)(学生版+解析)，文件包含四川省宣汉中学2025-2026学年高一下学期期中考试数学试题原卷版docx、四川省宣汉中学2025-2026学年高一下学期期中考试数学试题Word版含解析docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共4页， 欢迎下载使用。
\l "_Tc3082" 02体系构建•思维可视 PAGEREF _Tc3082 \h 3
\l "_Tc4477" 03核心突破•靶向攻坚 PAGEREF _Tc4477 \h 4
\l "_Tc16671" 考点一 电容 电容器的动态分析 PAGEREF _Tc16671 \h 4
\l "_Tc32502" 知识点1 电容器和电容 PAGEREF _Tc32502 \h 4
\l "_Tc31016" 知识点2 平行板电容器两类动态的分析思路 PAGEREF _Tc31016 \h 4
\l "_Tc24990" 考向1 对电容的理解与应用 PAGEREF _Tc24990 \h 5
\l "_Tc3208" 考向2 平行板电容器两类动态的分析 PAGEREF _Tc3208 \h 7
\l "_Tc4360" 考点二 带电粒子在电场中的直线运动 PAGEREF _Tc4360 \h 11
\l "_Tc5398" 知识点1 电场中带电粒子做直线运动的条件 PAGEREF _Tc5398 \h 11
\l "_Tc14104" 知识点2 用动力学和功能观点分析问题 PAGEREF _Tc14104 \h 12
\l "_Tc28995" 知识点3 交变电场中的直线运动处理方法 PAGEREF _Tc28995 \h 12
\l "_Tc8740" 考向1 电场中带电粒子的直线运动 PAGEREF _Tc8740 \h 13
\l "_Tc29065" 考向2 电场中带电体（计重力）的直线运动 PAGEREF _Tc29065 \h 16
\l "_Tc7342" 考向3 带电粒子在交变电场中的直线运动 PAGEREF _Tc7342 \h 18
\l "_Tc20720" 04真题溯源•考向感知 PAGEREF _Tc20720 \h 21




考点一 电容 电容器的动态分析
\l "_Tc25045" 知识点1 电容器和电容
1．电容器
(1)组成：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质，就组成一个最简单的电容器。
(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的________。
(3)击穿电压与额定电压
①击穿电压：电容器两极板间的电压超过某一数值时，________将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为电容器的击穿电压。
②额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低。
2．电容
(1)定义：电容器所带的________与电容器两极板之间的电势差U________，叫作电容器的电容。
(2)定义式：C＝ eq \f(Q,U) 。
(3)物理意义：表示电容器________本领大小的物理量。
(4)单位：法拉(F)，1 F＝________ μF＝1×1012 pF。
3．平行板电容器
(1)决定因素：正对面积，相对介电常数，两板间的距离。
(2)决定式：C＝________。
\l "_Tc25045" 知识点2 平行板电容器两类动态的分析思路
1．平行板电容器动态的分析思路
2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况
(1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接:
(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接:
\l "_Tc16322" 考向1 对电容的理解
例1（2025·湖南娄底第一中学·三模）除颤器通过在短时间内向心脏提供一定强度的电流，利用电击将心脏的电活动“清除”，以使心脏活动达到正常节律。在除颤器中，电容器是储存能量并在需要时能够快速释放能量的关键元件。某除颤器的电容C=200μF，电容器储存电能的电势差U=200V，电容器储存的能量可以通过公式计算，除颤器的放电时间一般在10毫秒到20毫秒。下列说法正确的是（ ）
A．除颤器储存的电荷量为0.04C
B．除颤器放电时的平均电流为2A
C．除颤器储存的能量为2J
D．除颤器放出能量的平均功率为4 kW
【变式训练1-1·变考法】（2025·重庆实验外国语学校校考）某家用日光灯管里的控制电路用到了多种电容器，其中一个电容器如图所示，关于该电容器下列说法正确的（ ）
A．最多能够储存的电荷量
B．450V是指该电容器的击穿电压
C．加在两端的电压是225V时，其电容是
D．加在两端电压变化10V，电荷量变化
【变式训练1-2·变情境】（2024·吉林长春·模拟预测）如图所示，平行板电容器的电容为，正极板带电量为，负极板接地，两极板间距离为，今在距两极板间离负极板处放一正点电荷。已知静电力常数为，下列说法正确的是（ ）
A．由于负极板接地所以负极板带电荷量为零
B．所在处的电势是
C．点电荷所受电场力的大小为
D．点电荷所受电场力的大小为
考向2 平行板电容器两类动态的分析
例2（2025·湖南省郴州市九校联盟高三适应考试）预测物理试题）如图所示，G为静电计，M、N为平行板电容器的金属板，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度。若不考虑静电计引起的电荷量变化，则下列说法正确的是（ ）

A．保持开关S闭合，将两极板间距减小，两极板间的电场强度增大
B．保持开关S闭合，将滑动变阻器R的滑片P向左移动，静电计指针张开角度变大
C．断开开关S后，紧贴N极板插入金属板，静电计指针张开角度变小
D．断开开关S后，将两极板间距增大，两极板间的电势差U减小
【变式训练2-1·变情境】（2025·河北省保定市高三一模）如图所示，、为导线与平行板电容器连接点，平行板电容器水平放置，下极板接地，电源两端电压恒定，一油滴恰能静止于平行板的中间点。若将两极板分别绕过、两点的轴在纸面内顺时针转过相同的角度，如图中虚线所示。下列说法正确的是（ ）
A. 点的电势变小
B. 油滴将水平向右做匀加速直线运动
C. 油滴在极板间运动过程中电势能增加
D. 油滴在极板间运动过程中重力势能增加
【变式训练2-2·变考法】（2025·云南曲靖·二模）2025年央视春晚，杭州宇树科技旗下的机器人H1惊艳亮相。这款人形机器人配置了AI驱动的全身运动控制技术，安装了大量的传感器，其中一种传感器叫做电容式传感器，当某待测量发生变化时，能引起电容器的电容变化。如图是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是（ ）
A．图a的传感器可直接测量速度
B．图b的传感器可直接测量液体的密度
C．图c的传感器可测量压力
D．图d的传感器可直接测量加速度

考点二 带电粒子在电场中的直线运动
知识点1 电场中带电粒子做直线运动的条件
1.粒子所受合外力F合＝0，粒子或________，或做________直线运动。
2.匀强电场中，粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做________速直线运动或________速直线运动。
知识点2 用动力学和功能观点分析问题
1．用动力学观点分析
a＝ eq \f(qE,m) ，E＝ eq \f(U,d) ，v2－v02＝2ad(匀强电场)。
2．用功能观点分析
匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝ eq \f(1,2) mv2－ eq \f(1,2) mv02。
非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1。
知识点3 交变电场中的直线运动处理方法
1.此类题型一般有三种情况:一是粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解);二是粒子做往返运动(一般分段研究);三是粒子做偏转运动(一般根据交变电场的特点分段研究)。
2.分析时从两条思路出发:一是力和运动的关系,根据牛顿第二定律及运动学规律分析;二是功能关系。
3.注重全面分析(分析受力特点和运动特点),抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征,求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件。
4.交变电场中的直线运动（方法实操展示）
考向1 电场中带电粒子的直线运动
例1（2025·湖南·邵阳·三联·下）蜘蛛不仅能“乘风滑水”，最新研究还表明：蜘蛛能通过大气电位梯度“御电而行”。大气电位梯度就是大气中的电场强度，大气中电场方向竖直向下。假设在晴朗无风环境，距离地面高度1km以下，可近似认为大气电位梯度E=E0-kH，其中E0=150V/m为地面的电位梯度，常量k=0.1V/m2，H为距地面高度。晴朗无风时，一质量m=0.6g的蜘蛛（可视为质点）由静止从地面开始“御电而行”，蜘蛛先伸出腿感应电位梯度，然后吐出带电的蛛丝（蜘蛛其它部分不显电性），带着身体飞起来。忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．该蜘蛛要想飞起来，蛛丝应带负电
B．该蜘蛛要想飞起来，蛛丝所带的电荷量至少为5×10−5C
C．若蛛丝所带电荷量大小为q=5×10−5C，蜘蛛能到达的最大高度600m
D．若蛛丝所带电荷量大小为q=5×10−5C，蜘蛛上升速度最大时的高度为600m
【变式训练1-1】（2025·广东深圳·二模）如图a所示是用电泳技术分离蛋白质的装置，溶液中有上下正对放置的平行金属板电极，溶液中甲、乙两个蛋白质颗粒与上下极板恰好等距。甲蛋白质颗粒质量是乙的两倍，带电量与pH值的关系如图b所示。未接通极板电源时，甲、乙颗粒均悬浮。现调节溶液pH=3，接通电源，不计粘滞阻力和甲乙之间的作用力。对于两种蛋白质颗粒，正确的说法是（ ）
A．乙比甲先到达极板
B．甲、乙的电势能均减小
C．甲、乙受到的电场力方向相同
D．增大pH值，甲受到的电场力变大
【变式训练2·变考法】（2025·广东汕头·一模）我国空间站天和核心舱配备了4台霍尔推进器。如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，经电场加速后以极高速度喷出，在相反的方向上对航天器产生推力。假设核心舱的质量为，电离后的离子初速度为0，加速电压为，单台推进器单位时间喷出的离子数量为，离子质量为，电荷量为，忽略离子间的相互作用力，下列说法正确的是（ ）
A．离子喷出加速电场时的速度为
B．单台霍尔推进器的离子向外喷射形成的等效电流为
C．离子在电场中加速的过程中，动能和电势能都增大
D．推进器全部同向开启时，核心舱的加速度为
考向2 电场中带电体（计重力）的直线运动
例2．（2025·湖南怀化·三模）如图所示，ABCD为匀强电场中相邻的四个等势面，等势面与水平方向的夹角，一带正电小球经过等势面A上的点时，速度方向水平，小球沿直线运动，经过等势面D上的点时速度恰好为零，已知小球质量为，带电量，ad间的距离为，重力加速度，，，则下列说法正确的是（ ）
A．匀强电场强度大小为7.5N/C
B．小球在a点的速度大小为1.5m/s
C．A和B两等势面的电势差
D．若小球从d点沿da方向水平射入，则小球的运动轨迹为曲线
【变式训练2-1】（2025·云南贵州·二模）如图所示，水平放置的平行板电容器与恒压直流电源连接，板间距离为，一带电粒子恰好静止于电容器极板正中央。若保持下极板不动，用绝缘工具在极短时间内将上极板向上平移，粒子打在极板上的动能为；若保持上极板不动，用绝缘工具在极短时间内将下极板向上平移，粒子打在极板上的动能为。不计空气阻力和电容器充放电的时间，则等于（ ）
A．B．C．D．
【变式训练2-2】（2025·湖北宜昌一中模拟）如图所示，质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E的匀强电场中，以初速度沿直线做匀变速运动，直线与水平面的夹角为，若小球在初始位置的电势能为零，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（ ）
A．电场强度E的最小值为
B．匀强电场的方向可能竖直向上
C．如果小球加速运动且加速度大小为g，则电场强度
D．如果电场强度为，小球电势能的最大值为
考向3 带电粒子交变电场中的直线运动
例3（2025·湖南名校模拟）电视机显像管的结构示意图如图所示，电子枪均匀发射的电子束经加速电场加速后高速通过偏转电场，最后打在荧光屏上呈现光斑，在显像管偏转极板上加上不同的电压，光斑在荧光屏上呈现不同情况，以上极板带正电时为正，下列说法正确的是（ ）
A. 若在偏转极板加上如图甲所示偏转电场，则可以在荧光屏上看到一个固定的光斑
B. 若在偏转极板加上如图乙所示的偏转电场，则可以看到一个光斑在荧光屏的O点下侧移动
C. 若在偏转极板加上如图丙所示的偏转电场，则可以看到一个光斑在荧光屏上从上向下移动
D. 若在偏转极板加上如图丁所示的偏转电场，则可以看到一个光斑在荧光屏上O点两侧做往复运动
【变式训练1·变考法】（24-25高三上·河北沧州·联考）如图甲为一平行板电容器，A极板上有一小孔C，在小孔处由静止释放一个带负电的粒子，已知该带电粒子只受电场力的作用，在电容器两极板间加如图乙所示的电压，电压的变化周期为T，若粒子从时刻释放，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子一定能运动到B极板上B．粒子一直向B极板运动
C．粒子的速度时间图像可能为图丙D．粒子的速度时间图像可能为图丁

故选D。
【变式训练2·变情境】（2025·浙江·一模）图甲为直线加速原理示意图，它由多个截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，奇数序号与偶数序号圆筒分别与交变电源相连，交变电源两极间电压变化规律如图乙。在t=0时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时序号为0的金属圆板中央有一电子由静止开始在各狭缝间不断加速。若电子质量为m，电荷量为e，交变电源电压大小为U，周期为T。不考虑电子的重力和相对论效应，且忽略电子通过狭缝的时间。下列说法正确的是（ ）
A．金属圆筒1、2、3的长度之比为1:2:3 B．电子离开圆筒1时的速度为进入时速度的两倍
C．第n个圆筒的长度应满足 D．进入第n个圆筒时电子的速率为
1．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图，某压力传感器中平行板电容器内的绝缘弹性结构是模仿犰狳设计的，逐渐增大施加于两极板压力F的过程中，F较小时弹性结构易被压缩，极板间距d容易减小；F较大时弹性结构闭合，d难以减小。将该电容器充电后断开电源，极板间电势差U与F的关系曲线可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
2．（2024·浙江·高考真题 ）图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则 （ ）
A．极板间电势差减小B．电容器的电容增大
C．极板间电场强度增大D．电容器储存能量增大
3．（2024·甘肃·高考真题 ）一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是（ ）
A．充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加
B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点
C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小
D．放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点
4．（2024·辽宁·高考真题）某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度Cm的关系曲线如图（a）所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源，电流表等构成如图（b）所示的电路，闭合开关S后，若降低溶液浓度，则（ ）
A．电容器的电容减小B．电容器所带的电荷量增大
C．电容器两极板之间的电势差增大D．溶液浓度降低过程中电流方向为M→N
考点要求
考察形式
2025年
2024年
2023年
电容 电容器的动态分析
选择题
非选择题
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带电粒子在电场中的直线运动
选择题
非选择题
\
\
考情分析：
1.命题形式：选择题实验题计算题
2.命题分析：湖南高考对电容器的考查不是很频繁，但对带电粒子在电场中直线运动几乎每年都考，并且特别容易与磁场相结合，考查电磁组合场和叠加场问题，题目难度相对较大。
3.备考建议：本讲内容备考时候，强化训练电容器的动态分析问题，以及带电粒子在电场中直线运动过程的受力分析及动力学问题的考查。
4.命题情境：
①生活实践类：电子枪加速电子（UU 恒定）、α粒子加速器；
②学习探究类：电容器与重力场、磁场的组合。
5.常用方法：动力分析法、图像法，动能定理 等效转换法
选择题
非选择题
复习目标：
1.理解和掌握电容的定义式和决定式，会处理分析电容器的动态问题。
2.能够利用动力学、功能观点处理带电粒子在电场中的直线运动。
U-t图像
v-t图像
轨迹图